[发明专利]数字型可调直流电源控制方法

说明书

本发明公布了一种数字型可调直流电源控制方法，具体包括系统结构、启动阶段AD口数字量起始实际值自动校准以及运行阶段在一个开关周期内的控制流程。本发明通过硬件电路及参数推导出的AD口数字量起始理论值确定实际数字量起始值的大致区间，经多次采样后滤除由噪声干扰导致的无效信号，将留下的采样值取平均后得到AD口数字量起始实际值。并且本发明通过合理选择修正输出电压电流给定值与判断运行状态的时间间隔，同时在运行状态发生变化时修正电压电流调节器积分累积值，达到装置在运行的过程中能够平稳切换输出状态的效果。

技术领域

本发明涉及采用高频调制DC-DC变换器控制技术领域，尤其涉及一种数字型可调直流电源控制方法。

背景技术

采用高频调制技术的DC-DC变换器以其体积小、重量轻、功耗小、效率高等优点被广泛应用于工业自动化、军工设备、电力设备等领域。输出可调型的DC-DC直流电源实现了电压和电流的大范围调节，扩大了适用范围。传统型可调直流电源采用专用芯片控制，控制参数修改不便，动态性能较差。并且电压给定信号以及最大输出电流由模拟电压信号表征，但模拟电压信号本身存在误差及高频噪声，这对传统型可调直流电源输出参数的控制精度有很大影响。

可调直流电源数字控制相比专用芯片控制的优势在于修改控制参数方便以及可精确设定输出参数，无需对硬件部分做改动，这能有效缩短产品开发周期。但数字型可调直流电源存在以下两个问题：1)电压与电流采样电路存在零点漂移，而漂移量并不是固定不变，会受到温度等环境因素的影响，因此开机时输出直流电压与电流AD口对应模拟电压存在误差；2)可调直流电源更新给定输出电压以及最大输出电流时，输出状态会在给定电压以及最大输出电流两者之间发生切换，切换过程中往往会引起冲击信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服数字型可调直流电源开机阶段AD口模拟电压起始值不准确以及输出状态切换过程中的不稳定，提高装置运行的可靠性。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：提供一种能够自动校准AD口数字量起始实际值并能平稳切换运行状态的数字型可调直流电源控制方法，MCU接收上位机发送的输出电压设定值以及输出电流最大允许值，通过电压电流传感器以及调理电路将DC-DC变换器输出电压电流转化为MCU内置AD可接受模拟电压，在每个开关周期内MCU计算控制量并产生各开关管PWM控制信号，同时MCU将采集到的输出电压电流发送给上位机。

在启动阶段可自动校准AD口数字量起始实际值的实现过程包括以下步骤：

(1)根据硬件电路参数计算输出电压电流为零时，对应AD口模拟电压起始理论值；

(2)根据所用AD转换模块分辨率，将AD口模拟电压起始理论值换算为数字量起始理论值；

(3)主程序初始化过程中分别对电压电流AD口采集N次，并将结果保存；

(4)针对电压AD口设置数字量起始上限值与下限值，对步骤3中每个采样结果进行判断，若在规定范围内保留，而在规定范围以外则舍去，对保留下来的采样值取平均，最后获得电压AD口数字量起始实际值；

(5)针对电流AD口设置数字量起始上限值与下限值，对步骤3中每个采样结果进行判断，若在规定范围内保留，而在规定范围以外则舍去，对保留下来的采样值取平均，最后获得电流AD口数字量起始实际值；

本发明进一步提供了数字可调直流电源控制方法在运行过程中一个开关周期内完成一次控制的实现过程包括以下步骤：

(1)在载波周期值到来时刻，启动MCU内置AD转换器；

(2)AD转换器转换结束，进入AD中断子程序；

(3)读取采集到的输出直流电压与电流实际值；